JP2003518590A - ヘリコプタのロータを駆動するパワーパックのパワーを調整するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、燃料供給量を調整するための手段を備えるヘリコプタのロータを駆動するパワーパックのパワーを調整するための装置に関する。本発明は、上記装置が、さらに、上記ロータの回転速度に対応する入力信号ＮＰを取得するための手段８を含む電子制御装置１と、微分素子１１及び総和素子１３を備える上記入力信号を処理するための手段と、上記処理手段の出力信号を受信するしきい値コンパレータ１５と、上記電子制御装置１の出力信号を受信し、燃料供給量を調整するための手段３を作動する作動装置２とを備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、ヘリコプタ・ロータを駆動するパワーパックのパワーを調整するた
めの装置に関し、特に、ヘリコプタのロータの回転速度を調整するための主シス
テムが故障した場合の緊急バックアップ・モードの際に、ヘリコプタの操縦を補
助することができる装置に関する。

【０００２】 本発明は、また、主調整システムが故障した場合に使用する調整方法に関する
。 ヘリコプタのターボエンジンは、複数の幾分複雑な機能を行う調整システムを
装備している。しかし、この調整システムの主な機能は、飛行中、ヘリコプタの
ロータの回転速度をほぼ一定に維持するために、ターボエンジンが供給するパワ
ーを調整することである。

【０００３】 現在盛んに使用されている調整システムは、手動緊急バックアップ装置を備え
る電子調整システムである。

【０００４】 通常の運転中、調整は、種々のセンサからの信号を受信して、エンジンが供給
するパワーを自動的に調整するために、種々のアクチュエータを制御する電子コ
ンピュータにより管理される。電子調整システムに影響を与え、コンピュータが
、エンジンにより供給されるパワーを調整できなくなるような故障が発生した場
合には、ヘリコプタのパイロットは、手動緊急バックアップ装置により、手動で
ヘリコプタを操縦（ピッチの設定、ピッチの低減、着陸等）することにより、発
生した要件の関数としてターボエンジンが供給するパワーを変更しなければなら
ない。そのため、ヘリコプタの操縦がかなり難しくなる。より詳細に説明すると
、パイロットは、各瞬間に、ターボエンジンに送られる燃料の供給量を手動で調
整しなければならない。このような調整は、単発のヘリコプタの場合には、特に
大変な作業であり、ヘリコプタのすべての操縦を行うために、燃料の供給量をい
ちいち手動で変更しなければならない。

【０００５】 それ故、この特殊な状況に対応できるように、パイロットを特に訓練する必要
がある。しかし、パイロットの不適切な訓練により起こる恐れがある危険を低減
するために、ターボエンジンのメーカは、主調整システムの故障率を極度に低く
しようとする傾向があり、そのため、システムがより複雑になり、その結果、調
整システム全体のコストが高くなる。

【０００６】 本発明の目的は、主調整システムが故障した場合のパワーパックのパワーの調
整を改善し、緊急バックアップ・モードでの操縦を容易にすることができる、簡
単でコストの安い装置を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、故障の際の安全性が高く、制作費が比較的安い調
整装置を提供することである。

【０００７】 本発明のヘリコプタのロータを駆動するパワーパックのパワーを調整するため
の装置は、燃料の供給量を調整するための手段と、ロータの回転速度に対応する
入力信号（ＮＰ）を取得するための手段を備える電子制御装置と、微分回路素子
及び総和装置素子を備える上記入力信号を処理するための手段と、上記処理手段
からの出力信号を受信する、しきい値をベースとするコンパレータとを備える。
アクチュエータ装置は、電子制御装置から出力信号を受信し、供給量を増大する
ために、又は供給量を低減するために、又は供給量をそのままに維持するために
燃料供給量を調整する手段を徐々に作動する。

【０００８】 手動制御を全然使用していないので、レバーや、リンケージ、ベルクランク等
も全然ないために、このような装置は、特に簡単で、容易に設置したり、使用す
ることができる。主調整システムが故障した場合には、ヘリコプタのパイロット
は、もはや手動で燃料供給量を制御する必要はなくなる。燃料供給量は自動的に
制御される。

【０００９】 主調整システムが故障した場合のヘリコプタの操縦は、パワーを手動で変更す
る緊急バックアップ操縦と比較すると非常に簡単になる。それは、パイロットは
、急激な操縦を避けて、ゆっくりと操縦し、エンジンの最大定格、及びヘリコプ
タのロータのトルク、及び速度に関する制限を守りさえすればよいからである。
パイロットは、もはや、燃料供給量に頭を悩ます必要はない。燃料供給量は、本
発明の装置により自動的に制御されるからである。より詳細に説明すると、パイ
ロットは、もはや、各瞬間に、例えば、ピッチの設定、ピッチの低減、着陸等の
ような、ヘリコプタの操縦により発生するパワー要件に適応するために燃料供給
量を手動で変更する必要はない。

【００１０】 好適な実施形態の場合には、アクチュエータ装置は、電子装置であり、この電
子制御装置は、さらに、アクチュエータ装置の電気的供給手段を含む。 入力信号のフィルタリングのために、低域フィルタを設置することができる。 コンパレータは、好適には、所定の高い方のしきい値と所定の低い方のしきい
値を持つことが好ましい。

【００１１】 アクチュエータ装置は、好適には、比較的低速で動作することが好ましく、で
きれば、最低位置停止を含むことが好ましい。そうすれば、信号積分効果が自動
的に得られる。さらに、それによる燃料供給量の変動速度を制限すれば、ポンピ
ングの危険を全然伴わないでエンジンを加速することができる。同様に、最低位
置停止により、運転停止を起こさないでエンジンを減速することができる。 アクチュエータ装置としては、例えば、指定の供給電圧において、その回転速
度が一定な直流モータ、又はステッパ・モータを使用することができる。

【００１２】 燃料供給量を調整するための手段は、主調整装置と協力して動作する燃料の補
助調整装置を備えることができる。補助調整装置は、故障の瞬間の供給量に若干
の供給量を加えるために、主調整装置と並列に動作し、若干の供給量を低減する
ために主調整装置と直列に動作する。別な例について説明すると、調整装置とし
て、２つの入力を持つステッパ・モータにより制御される１台の調整部材を使用
することができる。この場合、一方の入力は主調整システムにより作動し、他方
の入力は、主調整システムが故障した場合に、本発明の装置により作動する。

【００１３】 本発明は、特にパワーパックがターボエンジンである場合に適している。 本発明は、また、もっと一般的な方法で、主調整システムが故障した場合に、
ヘリコプタのロータを駆動するパワーパックのパワーを調整するための方法に関
する。この場合、パワーパックへの燃料供給量の増減は、故障の瞬間の供給量を
基準にして、ロータの回転速度の関数（ＮＰ）として自動的に制御される。 ロータの回転速度の１つの入力信号として使用すると、本発明の方法を、非常
に簡単に、安いコストで実行することができる。

【００１４】 例示としてのものであり、添付の図面に示す特定の実施形態を見れば、本発明
をよりよく理解することができるだろう。

【００１５】 図１に示すような、本発明のヘリコプタのロータを駆動するパワーパックのパ
ワーを調整するための装置は、ロータの回転速度に対応する入力信号ＮＰを受信
する電子制御装置１を備える。電子制御装置は、電子制御装置１から出力信号を
受信し、燃料供給量を調整するための手段３を徐々に作動するアクチュエータ装
置２にリンクしている。次に、この燃料は、参照番号４で概略示すダクトにより
、ロータを駆動するパワーパックに送られる。燃料は、タンク（図示せず）から
、参照番号５で概略示すダクトを通して供給される。アクチュエータ２により、
調整手段３を通して、電子制御装置１から受信する信号により燃料供給量を徐々
に増減することができる。

【００１６】 電子制御装置１、及び調整手段３に関連するアクチュエータ装置２は、故障が
発生した瞬間の燃料供給量を基準にして、燃料供給量を増やしたり、減らしたり
する方法で、例えば、ターボエンジンのようなパワーパックへの燃料供給量を制
御することができる、本発明の全緊急バックアップ装置を構成する。

【００１７】 図１は、同様に、正常な動作中の、すなわち、故障が発生していない場合の、
ターボエンジンへ燃料を供給している主調整システムの略図である。この場合、
主調整システム６は、ダクト４を通してターボエンジンにヘリコプタの飛行条件
の各瞬間に適応する燃料供給量で燃料を供給する主調整手段７に働きかける。 周知のように、主調整システムを使用することにより、飛行中に、ヘリコプタ
のロータの回転速度をほぼ一定に維持するために、エンジンが供給するパワーを
調整することができる。本発明のパワー調整装置を使用すれば、パイロットは、
特に面倒な手動による変更をしなくても、主調整システム６が故障した場合、主
調整システム６が動作できない状況を補償することができる。

【００１８】 図１の実施形態の場合には、燃料調整手段３は、主調整手段７から独立してい
る。調整手段３は、燃料供給量を増やすために主調整手段７と並列に動作し、故
障が発生した瞬間の燃料供給量に対して供給量を少なくするために、主調整手段
７に対して直列に動作する。

【００１９】 図２の実施形態の場合には、この場合も、電子制御装置１が、１つの入力信号
としてロータの回転速度に対応する信号ＮＰを受信する。電子装置１は、例えば
、低域フィルタの形で濾過装置９の前に位置する、信号ＮＰを取得するための手
段８を備える。フィルタ９からの出力信号は、接続部１０を通して微分回路素子
１１に送られ、接続部１２を通して総和装置１３に送られる。それ故、総和装置
１３からの出力信号はＮＰ＋Ｋ．ｄＮＰ／ｄｔとなる。この信号は、接続部１４
により、高いしきい値１５ａを持つコンパレータ素子、及び低いしきい値１５ｂ
を持つコンパレータ素子を備える、しきい値をベースとするコンパレータ１５に
送られる。高いしきい値及び低いしきい値の各値は、接続部１６ａ、１６ｂを通
してコンパレータ１５ａ及び１５ｂに送られる。

【００２０】 それ故、しきい値をベースとするコンパレータ１５は、信号ＮＰ＋Ｋ．ｄＮＰ
／ｄｔを高いしきい値及び低いしきい値と比較する。コンパレータ１５は、アク
チュエータ装置２を制御している電気的供給のための装置１８にリンクしている
その出力１７ａ、１７ｂの一方上に出力信号を送る。それ故、アクチュエータ２
の制御はＮＰ＋Ｋ．ｄＮＰ／ｄｔが低いしきい値より低い場合には、燃料供給量
を増やすように、ＮＰ＋Ｋ．ｄＮＰ／ｄｔが高いしきい値より高い場合には、燃
料供給量を減らすように、全か無かモードで行われる。コンパレータ１５が信号
を出力しない場合には、すなわち、信号ＮＰ＋Ｋ．ｄＮＰ／ｄｔが高いしきい値
と低いしきい値との間に位置している場合には、アクチュエータ２は動作しない
で、燃料供給量は変化しない。

【００２１】 それ故、本発明の装置は、信号ＮＰの値を、所定の低いしきい値と所定の高い
しきい値との間に維持するように動作し、その結果、ヘリコプタのロータの回転
速度が、２つの同じように所定のしきい値の間に維持される。 微分項「Ｋ．ｄＮＰ／ｄｔ」によるパワー要件の変動によりヘリコプタのロー
タの回転速度が変動し、そのため、信号ＮＰが変動した場合は、すぐに、アクチ
ュエータ装置２の制御を予測することができる。

【００２２】 電気アクチュエータ装置２は、好適には、比較的遅い速度で移動することが好
ましい。さらに、好適には、最低位置停止を備えることが好ましい。その場合に
は、すでに説明したように、低い値における燃料の供給量の変動速度に対する制
限、及び燃料供給量の制限を行うことができ、そのため、運転中止を起こさない
で、またポンピング及び減速を起こさないで、ターボエンジンを加速することが
できる。 電気アクチュエータ装置２としては、確実に比較的低速で運動する直流モータ
又はステッパ・モータを使用することができる。 アクチュエータ装置２の電源用装置１８は、一定速度の運動を制御することも
できるし、又は信号ＮＰ又は運動の方向に従って運動の速度を制御することもで
きる。

【００２３】 電気制御装置１全体は、いくつかの方法で製作することができる。それ故、演
算増幅器を使用すれば、アナログ電子装置を構成することができる。また、ＥＰ
ＬＤタイプのプログラマブル・デジタル構成部材、ＡＳＩＣタイプの特別に開発
された構成部材を使用することにより、又はソフトウェアにより制御されている
マイクロプロセッサを使用することにより、いま説明した機能を入手することが
できる。 電子制御装置１は、調整の緊急バックアップ動作に対応する特殊ボックスに内
蔵させることもできるし、逆に、ヘリコプタの他の機能を行うボックスに内蔵さ
せることもできる。

【００２４】 本発明の調整装置を使用すれば、低い生産オーバーヘッド・コストで、主調整
システムが故障した場合に、緊急バックアップ・モードの動作を提供することが
できる。手動だけの緊急バックアップ装置と比較した場合、パイロットは、遥か
に容易にまた安全に、本発明の装置を使用することができる。

【００２５】 主調整システムが故障した場合には、本発明の装置は、ヘリコプタのロータの
回転速度の単なる関数として、自動的に故障が発生した瞬間の供給量を基準にし
て、パワーパックへの燃料供給量の増減を命令する。それによる操縦の負担は、
従来のタイプの手動緊急バックアップ装置を使用した場合の、操縦の負担と比較
すると遥かに軽い。より詳細に説明すると、本発明の調整装置のお陰で、パイロ
ットは、単に、ゆっくりと操縦し、ヘリコプタのエンジン及び飛行の両方に関連
する動作制限に従うように注意しさえすればよい。燃料の供給量は、本発明の調
整装置により自動的に制御される。

【００２６】 ヘリコプタをどのように操縦した場合でも、燃料供給量を手動で変更しなけれ
ばならない単発のヘリコプタの場合、操縦が、このように簡単になったというこ
とは特にメリットがある。

【００２７】 それ故、本発明の装置を使用すれば、安全性が向上する。何故なら、パイロッ
トが熟練していなくてもそれほど支障がないからである。さらに、本発明の装置
のお陰で、緊急バックアップ・モードに対して、パイロットを特に訓練する必要
がなくなり、それにより、オペレータはかなりの経済的利益を受ける。

【００２８】 また、本発明の装置を使用すれば、信頼性、安全性、及び主調整システムの利
用度に対する制限を軽減することができる。より詳細に説明すると、故障の場合
に、信頼性が高く、容易に制御することができる緊急バックアップ・モードの動
作を使用することができるので、主調整システムの許容できる故障率を高く設定
することができる。

【００２９】 本発明の装置は、手動だけの緊急バックアップ装置と比較した場合、パイロッ
トが容易に使用できるという点で利便性が増すために、単発のヘリコプタに搭載
されているターボエンジンに特に適している。さらに、この場合、本発明の装置
を使用すれば、製造が面倒な回転ハンドル制御装置を必要とする手動緊急バック
アップ装置の製造コストを安くすることができる。

【００３０】 本発明の装置は、また、双発ヘリコプタに対しても使用することができる。こ
の場合、他方のエンジンが緊急バックアップ・モード運転に切り替えられた場合
に、正常に動作しているエンジンを自動的に調整できるように、２つのエンジン
の間の負荷の、過度に大きなアンバランスを避ける必要がある場合がある。 本発明の装置は、入力、すなわち、ロータの回転速度として、１つのパラメー
タを使用しているために、また、必要な計算が簡単なために（速度信号及びその
微分項の合計を所定の２つのしきい値と比較するだけ）、また、全又は無モード
で、燃料供給量の増大、燃料供給量の低減、燃料供給量のそのままの維持を制御
するために、１つの電気アクチュエータを使用しているために、非常に簡単な構
造になっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置の一般的な原理を示す機能図である。

【図２】 本発明の装置の例示としての実施形態を示す機能図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘリコプタのロータを駆動するパワーパックのパワーを調整
   するための装置であって、燃料供給量を調整するための手段と、前記ロータの回
   転速度に対応する入力信号（ＮＰ）を取得するための手段（８）を備える電子制
   御装置（１）と、微分回路素子（１１）及び総和装置素子（１３）を含む、前記
   入力信号を処理するための手段とを備えている装置において、前記総和装置素子
   が、前記回転速度信号（ＮＰ）とその微分項目（Ｋ．ｄＮＰ／ｄｔ）を合計する
   ように配置されていることと、しきい値をベースとするコンパレータ（１５）が
   、前記総和装置素子から出力信号を受信し、出力信号を、供給量を増大するため
   に、又は供給量を低減するために、前記燃料供給量を調整するための手段（３）
   に徐々に働きかけることができるアクチュエータ装置（２）に送ることとを特徴
   とする調整装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の調整装置において、前記アクチュエータ装置
   が、電気装置であること、及び前記電子制御装置が、さらに、前記アクチュエー
   タ装置の電源手段（１８）を含むことを特徴とする調整装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の調整装置において、低域フィルタ（９）が
   、前記入力信号を濾過することを特徴とする調整装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れか１つに記載の調整装置において、前
   記コンパレータが、高いしきい値（１５ａ）と低いしきい値（１５ｂ）とを含む
   調整装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４の何れか１つに記載の調整装置において、前
   記アクチュエータ装置が、比較的低速で動作し、最低位置停止を備えることを特
   徴とする調整装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の調整装置において、前記アクチュエータ装置
   が、指定の供給電圧に対して、その回転速度が一定である直流モータであること
   を特徴とする調整装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の調整装置において、前記アクチュエータ装置
   がステッパ・モータであることを特徴とする調整装置。
8. 【請求項８】 請求項１から５の何れか１つに記載の調整装置において、前
   記燃料供給量を調整するための前記手段が、燃料の主調整装置（７）と並列に動
   作する燃料の補助調整装置（３）を備えることを特徴とする調整装置。
9. 【請求項９】 請求項１から５の何れか１つに記載の調整装置において、前
   記パワーパックが、ターボエンジンであることを特徴とする調整装置。
10. 【請求項１０】 前記主調整システムが故障した場合に、ヘリコプタのロー
    タを駆動するパワーパックのパワーを調整するための方法であって、前記パワー
    パックへの前記燃料供給量の増減が、前記ロータの回転速度の関数（ＮＰ）とし
    て、前記故障が発生した瞬間の前記供給量に対して自動的に制御されることを特
    徴とする方法。
11. 【請求項１１】 そのロータを駆動するパワーパックと、前記燃料供給量を
    調整するための手段として前記パワーパックに供給する主調整システムとを備え
    るヘリコプタであって、前記主調整システムが故障した場合にバックアップする
    ための緊急装置を備えていることと、前記ロータの回転速度に対応する入力信号
    （ＮＰ）を取得するための手段（８）を備える電子制御装置（１）と、微分回路
    素子（１１）及び総和装置素子を備え、前記回転速度信号（ＮＰ）とその微分項
    目（ｋ．ｄＮＰ／ｄｔ）を合計するように配置されている前記入力信号の処理手
    段と、前記総和装置素子から出力信号を受信し、出力信号を、供給量を増大する
    ために、又は供給量を低減するために、又は燃料供給量を維持するために、前記
    燃料供給量を調整するための手段（３）に働きかけることができるアクチュエー
    タ装置（２）に送る、しきい値をベースとするコンパレータとを備えることとを
    特徴とするヘリコプタ。